书城童书发明的故事
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第16章 世界趣味发明故事(1)

温度计

1592年,意大利科学家伽利略利用空气热胀冷缩的性质,制造了一支空气温度计。

他将一根细长的玻璃管,一端拉制成鸡蛋大小的空心玻璃球,一端敞口,并且事先在玻璃管里装了一些带颜色的水,然后将开口一端倒插入一只装有水的瓶子里。当外界温度升高时,玻璃球内的空气受热膨胀,玻璃管里的水位就会下降;当外界温度降低时,玻璃球内的空气收缩,玻璃管中的水位就会上升。

这便是最初的温度计。

意大利托斯卡纳的大公斐迪南对液体温度计的发展起了很大的推动作用。

为了使温度计不受大气压力的影响,斐迪南用各种不同的液体进行试验,发现酒精在受热以后,体积的变化比较显著。1654年,斐迪南制出了世界上第一支酒精温度计。斐迪南往一端带有空心玻璃球的管里注入适量带颜色的酒精,再把玻璃球加热,用酒精赶跑玻璃管中的空气,然后将螺旋状的玻璃管密封,并在玻璃管上标上刻度。

于是,第一支不受大气压力影响的真正的温度计诞生了。

酒精温度计构造简单,制作方便,准确度高,一经问世就得到了广泛应用。今天,我们在家庭中通常用的温度计都是酒精温度计。

华伦海特是德籍荷兰物理学家,他发明了水银温度计,并且是华氏温标的确立者。

由于酒精温度计受酒精沸点的限制而不适用于较高温度的测量,年,华伦海特用水银代替酒精,从而取得了关键性的进展。他发现了一种纯化水银的方法,解决了由于水银中常混有氧化物,使水银容易附着于玻璃管壁上,影响准确读取刻度的难华伦海特确立了华氏温标题。于是,第一支真正精确的温度计诞生了。1724年,华伦海特所做的关于温度计的报告,使其得到迅速推广。目前,英国、美国、加拿大、南非等国仍在使用华氏温度计,而我们量体温时用的也是水银温度计。

听诊器

1816年的某一天,一辆疾驶的马车在法国巴黎一所豪华的府第前停下,车上下来的是法国著名医生勒内?拉埃克,他被请来给这家的贵族小姐诊病。面容憔悴的小姐双眉紧锁,脸色惨白,手捂着胸口,看来病得不轻。拉埃克医生怀疑她患了心脏病。若要使诊断正确,最好是听听心跳的声音。可是病人太胖了,用叩诊听不到从内部传来的任何声音。拉埃克医生焦急地在客厅里踱步,想着办法。

不一会儿,他的脑海里突然浮现出前几天在街边看到的一件事。几个孩子在一根长木梁的两端做游戏,其中一个孩子用一块石头敲一根木梁的一端,另一端的孩子则把自己的耳朵贴在木梁上,静听传来的声音。想起这件事,拉埃克医生思路顿开,他立即找来一张厚纸,将纸卷成一个圆筒,一头按在小姐心脏的部位,另一头贴在自己的耳朵上。很快,小姐心脏的跳动连同其他轻微的声音,都被拉埃克听得一清二楚。拉埃克确诊了小姐的病情,并开了药方。

这种绝妙的装置使拉埃克萌发了用它来研究心脏病的想法。回到家后,拉埃克马上制作了一根空心木管,长30厘米,口径0.5厘米。为了便于携带,这根木管由两节合成,用螺纹旋转连接,这就是历史上第一支听诊器。

后来,拉埃克又做了许多改进。1814年,他发明了效果更好的单管听诊器。这种听诊器与现在产科医生用来听胎儿心跳的单耳式木制听诊器很相似。

1840年,英国一位名叫乔治?菲力普·卡门的医生改良了拉埃克设计的单管听诊器。他发明了将两个耳栓用两条弯曲的橡皮管连接的双耳听诊器,改良后的听诊器有助于医生利用双耳更正确地诊断,并能听诊静脉、动脉、心脏、肺、肠内部的声音,还可以听到胎儿的心跳。

虽然此后的新型听诊器不断问世,但人们普遍采用的仍是由拉埃克发明、经卡门改良的听诊器。

听诊器是医疗器械史上的一项重大突破。

青霉素

19世纪下半叶,法国人帕斯特发现有些细菌虽然能置人或动物于死地,却很容易被其他的细菌所抑制或消灭,这种现象就是生物学和医学上通常说的“抵抗作用”。据此人们自然想到,如果能将对人体无害而对病源菌有抵抗作用的细菌引入体内,不就可以防治病菌感染了吗?

20世纪30年代,德国研究人员发现了一种重要的杀菌药物——磺胺类药物。但人们逐渐发现,磺胺类药物只对少数几种疾病有较好的疗效。而且,对于许多病人还会产生严重的副作用。于是人们愈来愈强烈期盼着一种有效而无害的杀菌剂的问世。

1928年,英国细菌学家亚历山大·弗莱明从青霉菌的原液里发现了青霉素。

弗莱明发现青霉素,一半靠的是机遇,而另一半则靠他聪明的头脑和严谨的科学作风。一次,弗莱明在实验室里研究葡萄球菌后,忘了盖好盖子,一个星期后,他突然发现培养细菌用的琼脂上附了一层青霉菌,原来,这是从楼上一位研究青霉菌的学者的窗口飘落进来的。令他惊讶的是,凡是培养物与青霉菌接触的地方,黄色的葡萄球菌正在变得透明,最后完全裂解了,培养皿中显示出干干净净的一圈。毫无疑问,青霉菌消灭了它接触到的葡萄球菌。随后,弗莱明把剩下的青霉菌放在一个装满培养基的罐子里继续观察,几天后,这种特异青霉菌长成了菌落,培养汤呈淡黄色。他又惊讶地发现,不仅青霉菌具有强烈的杀菌作用,而且连黄色的培养汤也有很好的杀菌能力。于是他推论,真正的杀菌物质一定是青霉菌生长过程中的代谢物,他称之为青霉素。而在当时的技术条件下,提取的青霉素杂质较多,疗效不太显著,人们没有给青霉素以足够的重视。但弗莱明坚信总有一天人们将用它的力量去拯救生命。因此,他没有轻易丢掉所培养的青霉菌,反而更耐心地培养它。

20世纪30年代,澳大利亚病理学教授霍华德?弗洛里组织了一大批专家专门研究溶菌酶的效能。1935年,29岁的生物化学家厄恩斯特?钱恩的加盟使这个小组的科研力量立刻强大了起来。1939年,钱恩等人在一本积满灰尘的医学杂志上意外发现了弗莱明10年前关于青霉素的文章。弗莱明关于青霉素具有良好的抗菌作用的阐述极大地鼓舞了弗洛里和钱恩。不知英国细菌学家亚历山大?弗莱明从青霉菌的原液里发现了青霉素经过了多少个不眠之夜。到了年底,钱恩终于成功地分离出像玉米淀粉似的黄色青霉素粉末,并把它提纯为药剂。在军方的大力支持下,青霉素开始走上了工业化生产的道路。

试管婴儿

早在19世纪70年代,就有科学家提出了人工授精的建议。

1878年,一些生物学家曾对家兔和豚鼠进行体外受精的试验,但是直到1951年以前,所有在哺乳动物身上进行的体外受精试验均以失败告终。

1951年,一位名叫奥斯蒂恩的生物学家推测,精子似乎需要在雌性生殖管道中停留一段时间,才能穿过卵子的透明带。通过长达一年的实验,奥斯蒂恩又进一步明确地提出:精子在具备穿入卵子的能力之前,必定要经过形式的变化,这一变化可能是形态上的,也可能是生理上的。

在奥斯蒂恩研究的基础上,美国人洛克和门金从1944年开始进行人卵的体外受精实验。他们先从卵巢中取出卵子,经过24小时的培养后,将精液加入其中,又经过45小时的培养后,洛克和门金发现133个卵子中出现了4个受精卵,每个受精卵又继续卵裂为2~4个分裂球。虽然他们只得到了极少数的受精卵,但是却为试管婴儿的诞生点燃了希望之火。

20世纪60年代初期,英国的两位妇产科专家帕特里克?斯蒂托和罗伯特·爱德华兹开始密切合作,他们共同向千百万年来亘古不变的人类生育史发起了挑战。

1965年,他们提出了人卵在玻璃管内可能受孕的证据,特别明确地描述了雄性配子与雌性配子的成熟过程。此后10余年,两人都致力于试管内受孕的实验。实验包括两个主要部分,即体外受精和胚胎移植。前者在试管内进行,后者将胚胎移植到母亲的子宫中发育长大,其经过有以下几个过程:首先,用一些促使妇女卵巢排卵的药物,使妇女的卵巢按要求的时间排出卵子,然后再用特殊的器械插入妇女腹腔中将卵子取出,放入培养液中孵育,等到完全成熟后,再加入经过处理的精子,让精子和卵子在器皿中形成受精卵。浸在培养液中的受精卵逐渐开始产生细胞分裂,1个受精卵分裂成2个、2个变4个、4个变8个……渐渐发育成幼小的胚胎。这时,它就可以被移入母亲的子宫腔中,慢慢长大,直至成为婴儿。

1978年,斯蒂托和爱德华兹的研究终于结出了硕果。7月25日这天,全世界的新闻媒体都将镜头对准了英国奥尔德姆市医院,23时47分,人类历史上第一例试管婴儿路易斯·布朗健康地来到了人间,她与所有正常婴儿一样,既可爱,又美丽。

自此,试管婴儿技术成了不育症患者的最佳选择。目前,第二代、第三代试管婴儿的研究正在不断地进展当中。